La La constante de Faraday C'est une unité quantitative d'électricité qui correspond au gain ou à la perte d'une mole d'électrons par une électrode; et donc, à un rythme de 6.022 · 102. 3 électrons.
Cette constante est également représentée par la lettre F, appelée Faraday. Un F équivaut à 96 485 coulomb / mole. De la foudre dans un ciel orageux, vous avez une idée de la quantité d'électricité que représente un F.
Le coulomb (c) est défini comme la quantité de charge qui passe par un point donné sur un conducteur, quand 1 ampère de courant électrique circule pendant une seconde. De même, un ampère de courant équivaut à un coulomb par seconde (C / s).
Lorsqu'il y a un débit de 6022 102. 3 électrons (nombre d'Avogadro), vous pouvez calculer la quantité de charge électrique à laquelle elle correspond. Comment?
Connaître la charge d'un électron individuel (1,602 · 10-19 coulomb) et multipliez-le par NA, le nombre d'Avogadro (F = Na-). Le résultat est, tel que défini au début, 96 485,3365 C / mol e-, généralement arrondi à 96,500C / mol.
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Le nombre de moles d'électrons qui sont produits ou consommés dans une électrode peut être connu en déterminant la quantité d'un élément qui est déposé sur la cathode ou l'anode pendant l'électrolyse..
La valeur de la constante de Faraday a été obtenue en pesant la quantité d'argent déposée lors de l'électrolyse par un certain courant électrique; pesée de la cathode avant et après l'électrolyse. De plus, si le poids atomique de l'élément est connu, le nombre de moles du métal déposé sur l'électrode peut être calculé.
Étant donné que la relation entre le nombre de moles d'un métal déposé sur la cathode lors de l'électrolyse et le nombre de moles d'électrons transférées dans le processus est connue, une relation peut être établie entre la charge électrique fournie et le nombre de moles. d'électrons transférés.
La relation indiquée donne une valeur constante (96 485). Plus tard, cette valeur a été nommée, en l'honneur du chercheur anglais, la constante de Faraday.
Michael Faraday, un chercheur britannique, est né à Newington, le 22 septembre 1791. Il est décédé à Hampton, le 25 août 1867, à l'âge de 75 ans..
Il a étudié l'électromagnétisme et l'électrochimie. Ses découvertes incluent l'induction électromagnétique, le diamagnétisme et l'électrolyse..
Les trois exemples ci-dessous illustrent la relation entre les moles d'électrons transférés et la constante de Faraday..
Puis un+ en solution aqueuse, un électron gagne à la cathode et 1 mole de Na métallique est déposée, consommant 1 mole d'électrons correspondant à une charge de 96 500 coulomb (1 F).
Le Mgdeux+ en solution aqueuse, deux électrons sont gagnés à la cathode et 1 mole de Mg métallique est déposée, consommant 2 moles d'électrons correspondant à une charge de 2 × 96 500 coulomb (2 F).
L'Al3+ En solution aqueuse, il gagne trois électrons à la cathode et 1 mole d'Al métallique se dépose, consommant 3 moles d'électrons correspondant à une charge de 3 × 96 500 coulomb (3 F).
Calculez la masse de cuivre (Cu) qui est déposée sur la cathode lors d'un processus d'électrolyse, avec une intensité de courant de 2,5 ampères (C / s ou A) appliquée pendant 50 minutes. Le courant traverse une solution de cuivre (II). Poids atomique de Cu = 63,5 g / mol.
L'équation de la réduction des ions cuivre (II) en cuivre métallique est la suivante:
Cudeux+ + 2 e-=> Cu
63,5 g de Cu (poids atomique) sont déposés sur la cathode pour 2 moles d'électrons équivalent à 2 (9,65 · 104 coulomb / mol). Autrement dit, 2 Faraday.
Dans la première partie, le nombre de coulombs qui traversent la cellule électrolytique est déterminé. 1 ampère équivaut à 1 coulomb / seconde.
C = 50 min x 60 s / min x 2,5 C / s
7,5 x 103 C
Ensuite, calculer à partir de la masse de cuivre déposée par un courant électrique fournissant 7,5 x 103 C la constante de Faraday est utilisée:
g Cu = 7,5 103C x 1 mol e-/ 9,65 · 104 C x 63,5 g Cu / 2 mol e-
2,47 g Cu
La masse d'une substance déposée sur une électrode est directement proportionnelle à la quantité d'électricité transférée à l'électrode. Ceci est une déclaration acceptée de la première loi de Faraday, existant, entre autres déclarations, la suivante:
La quantité d'une substance qui subit une oxydation ou une réduction à chaque électrode est directement proportionnelle à la quantité d'électricité qui passe à travers la cellule..
La première loi de Faraday peut être exprimée mathématiquement comme suit:
m = (Q / F) x (M / z)
m = masse de la substance déposée sur l'électrode (grammes).
Q = charge électrique qui a traversé la solution en coulombs.
F = constante de Faraday.
M = poids atomique de l'élément
Z = numéro de valence de l'élément.
M / z représente le poids équivalent.
La quantité réduite ou oxydée d'un produit chimique sur une électrode est proportionnelle à son poids équivalent.
La deuxième loi de Faraday peut s'écrire comme suit:
m = (Q / F) x PEq
La connaissance du potentiel d'équilibre électrochimique des différents ions est importante en électrophysiologie. Il peut être calculé en appliquant la formule suivante:
Vion = (RT / zF) Ln (C1 / C2)
Vion = potentiel d'équilibre électrochimique d'un ion
R = constante de gaz, exprimée en: 8,31 J.mol-1. K
T = température exprimée en degrés Kelvin
Ln = logarithme naturel ou naturel
z = valence de l'ion
F = constante de Faraday
C1 et C2 sont les concentrations du même ion. C1 peut être, par exemple, la concentration de l'ion à l'extérieur de la cellule, et C2, sa concentration à l'intérieur de la cellule..
Ceci est un exemple de l'utilisation de la constante de Faraday et de la manière dont sa création a été d'une grande utilité dans de nombreux domaines de recherche et de connaissance..
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